Mehrsystemfahrzeug

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Ein Zwei- bzw. Mehrsystemfahrzeug ist ein Schienenfahrzeug, das sich durch unterschiedliche Antriebs-/Energiearten betreiben lässt. Die Fahrzeuge können verschiedene Bahnstromsysteme von Oberleitung beziehungsweise Stromschiene verwenden, oder mit zusätzlichem Dieselantrieb versehen sein. Damit unterscheidet es sich von einem Einsystem-Fahrzeug, welches nur für ein einziges Bahnstromsystem ausgelegt ist. Die Kombination von elektrischem und Dieselantrieb wird bimodaler Antrieb genannt, damit ausgerüstete Verkehrsmittel als Zweikraftfahrzeuge bezeichnet. Ein Beispiel für eine Zweikraftlokomotive ist die RhB Gem 4/4.

Falls es sich bei dem zur Verfügung stehenden Bahnstrom um Wechselstrom handelt, muss er gegebenenfalls mittels Transformator und Umrichter für die Fahrmotoren umgeformt werden. Darunter fallen beispielsweise Lokomotiven für den europäischen, grenzüberschreitenden Verkehr, die unterschiedliche Bahnstromsysteme auf den einzelnen Streckenabschnitten unterstützen. Auch Stadtbahnwagen werden bei Bedarf als Mehrsystemfahrzeuge ausgeführt. Diese können dann sowohl mit der Straßenbahn-Stromversorgung (meist 600 oder 750 V Gleichspannung) als auch mit der Bahnstromversorgung (z. B. 15 kV Wechselspannung) betrieben werden.

Beispiele für letzteres sind die Fahrzeuge vom Typ GT8-100C/2S der Karlsruher AVG (seit 1992), desgleichen die der Saarbahn in Saarbrücken.

Zwei- und Mehrsystemlokomotiven[Bearbeiten]

Je nach Ausführung gibt es Zweisystem-, Dreisystem- und Viersystemlokomotiven und -triebwagen. Mehrsystemlokomotiven werden seit Anfang der 1960er Jahre verwendet. Der zeitraubende Lokomotivwechsel an den Grenzen kann somit entfallen. Diese Lokomotiven müssen jedoch den Bestimmungen und den technischen Anforderungen der verschiedenen Länder genügen, um damit eine Interoperabilität zu unterstützen. So verfügen diese Lokomotiven z. B. über verschiedene Stromabnehmer und Sicherheitseinrichtungen wie beispielsweise Zugbeeinflussungssysteme.

Triebfahrzeuge für zwei Stromsysteme sind als Zweispannungs-, Zweifrequenz- und Zweisystemfahrzeuge möglich.

Zweispannungsfahrzeuge für Gleichspannungsbetrieb sind bei klassischer Widerstandssteuerung relativ einfach zu realisieren, wenn das Verhältnis der Spannungen 1:2 (im europäischen Raum vorrangig mit 1,5 und 3 kV) beträgt. Üblicherweise werden in diesem Fall die Fahrmotoren paarweise unter 1,5 kV parallel, unter 3 kV in Reihe geschaltet. Klassische Gleichstromlokomotiven für 3kV sind mit verringerter Leistung auch unter 1,5kV einsatzfähig. Dieses Verfahren wurde beispielsweise auf Grenzbahnhöfen zwischen Frankreich und Italien sowie Spanien angewendet, um die Fahrleitungskonstruktion zu vereinfachen.

Zweifrequenzfahrzeuge sind unter beiden üblichen Wechselstromsystemen einsetzbar. Der Haupttransformator benötigt Abgriffe für beide Spannungen, eine Spannungsfestigkeit für den höheren Wert und den größeren Eisenquerschnitt für die geringere Frequenz. Dadurch steigt die Gesamtmasse.

Ein Zweisystemfahrzeug für ein Gleich- und ein Wechselstromsystem ist ein Gleichstromfahrzeug mit zusätzlich eingebautem Transformator mit fester Übersetzung.

Dreisystemfahrzeuge sind relativ selten, die meisten davon gibt es für die Kombination von 25 kV, 50 Hz sowie 1,5 und 3 kV Gleichspannung. Jede andere denkbare Kombination war zumindest bei klassischer Steuerung mit wenig Aufwand zum Viersystemfahrzeug zu erweitern. Geändert hat sich das mit der Einführung des Drehstromantriebes mit Gleichstrom-Zwischenkreis. Diese hat dem Bau von Fahrzeugen für zwei Wechsel- und ein Gleichspannungssystem vereinfacht, das zweite Gleichspannungssystem erfordert wiederum einen höheren Aufwand (beispielsweise durch von Stern- auf Dreieckschaltung umschaltbare Fahrmotoren). Bei vielen Mehrsystemfahrzeugen differieren die Antriebsleistungen unter unterschiedlichen Fahrdrahtspannungen. Erst die Steuerung durch Leistungselektronik hat gleiche Leistungen unter unterschiedlichen Spannungen ermöglicht, wobei die hohen Ströme unter 1,5kV und ihre Übertragung auf die Fahrzeuge noch immer begrenzend wirken.

Lok der Baureihe 181.2
Zweisystem ÖBB 4855
Zweisystemlok 371 002 der České dráhy im Dresdner Hauptbahnhof

Die Zweifrequenzlokomotiven der Baureihe 181.2 verkehren planmäßig auf den Strecken der Deutschen Bahn AG und der SNCF in Frankreich, Zweisystemlokomotiven der Baureihe 180 auf den Strecken der ČD (Tschechien) und PKP (Polen).

Viersystemlokomotiven können auf allen elektrifizierten Normalspurstrecken in ganz Europa mit Ausnahme von Südengland verkehren; z. B. die Lokomotiven der Baureihe 189 der Deutschen Bahn AG oder früher die Lokomotiven der Baureihe 184 der Deutschen Bundesbahn. In den Lokomotiven müssen jedoch die Einrichtungen der länderspezifischen Zugsicherungssysteme vorhanden sein.

Fahrzeuge für mehr als vier Stromsysteme sind zwar technisch möglich, doch bestand zumindest bisher dafür kein Bedarf.

Die SNCF setzt zahlreiche Mehrsystemfahrzeuge. Da es in Frankreich zwei Bahnstromsysteme (1,5 kV Gleichstrom und 25 kV 50 Hz Wechselstrom) gibt, sind auch im Binnenverkehr Zweisystemlokomotiven im Einsatz z. B. SNCF BB 26000. Die TGV-Triebzüge und die aus ihnen abgeleiteten der RENFE-Baureihe 100 sowie die von Eurostar sind ebenfalls zwei- und teilweise mehrsystemfähig. Die SNCF stellte außerdem für den internationalen Verkehr z. B. 1964 zehn Viersystemlokomotiven der Baureihe SNCF CC 40100 in Dienst. Diese imposanten Lokomotiven wurden im TEE-Verkehr nach Belgien, Deutschland und in die Niederlande eingesetzt. Die Höchstgeschwindigkeit betrug 180 km/h, die Dauerleistung 3670 kW. Heute verkehrt auf diesen Routen der Thalys.

Weitere Bahnverwaltungen setzen Mehrsystemlokomotiven ein z. B. SNCB (Belgien), ČD und ÖBB (Österreich). Wegen der Lage des belgischen Netzes, das an jeder Grenze an ein anderes Stromsystem stößt, wurden für die SNCB schon relativ früh Viersystemmaschinen gebaut. Die ČD besitzt der deutschen BR 180 baugleiche Lokomotiven unter den Baureihenbezeichnungen 372 (120 km/h) beziehungsweise 371 (160 km/h). Auch in Tschechien und in der Slowakei gibt es Mehrsystemlokomotiven im Binnenverkehr, da das Streckennetz teilweise mit 3 kV Gleichstrom und mit 25 kV 50 Hz Wechselstrom elektrifiziert ist.

Die RENFE-Baureihe 130 ist eines der seltenen Beispiele eines Zweisystemtriebzuges, der zusätzlich im Betrieb zwischen iberischer Breit- und Regelspur umspurbar ist.

Seit der Öffnung des europäischen Binnenmarktes verkehren auch Privatbahn-Lokomotiven auf europäischen Stecken.

Das Problem in Europa sind die länderspezifischen Zugsicherungssysteme. Die Lokomotiven müssen jeweils hierfür eingerichtet sein. Dies erfordert aber einen hohen Kostenaufwand. Zwischenzeitlich wurde zwar das funkgesteuerte Zugsicherungssystem ETCS entwickelt, das aber noch nicht überall zur Verfügung steht, sodass der länderübergreifende Einsatz der Lokomotiven noch schwierig ist.

Deutsche Bahn[Bearbeiten]

Bei der Deutschen Bundesbahn / Deutschen Bahn AG haben die Mehrsystemlokomotiven im Nummernplan die Baureihenbezeichnungen 180 bis 189 zugewiesen bekommen.

Baureihe 180 181 182 alt 182 neu 183 184 185 189
Erste Indienststellung 1988 1967 1959 2000 1962 1966 2000 2003
Ausmusterung 1982 1969 2002 -
Anzahl gebauter Loks 20 29 3 25 1 5 400* 100
Achsfolge Bo'Bo' Bo'Bo' Bo'Bo' Bo'Bo' Bo'Bo' Bo'Bo' Bo'Bo' Bo'Bo'
Stromsysteme (kV/Hz) 15/16,7
 
 
3/=
15/16,7
25/50
 
 
15/16,7
25/50
 
 
15/16,7
25/50
 
 
15/16,7
25/50
 
 
15/16,7
25/50
1,5/=
3/=
15/16,7
25/50
 
 
15/16,7
25/50
1,5/=
3/=
Dauerleistung kW 3080 3200 2500 6400 2150 3000 4200 6400
Höchstgeschw. km/h 120 160 120 230 100 140 140 140

*: von der Baureihe 185 sind 400 Stück in Auftrag gegeben, bis Anfang 2007 waren etwa 280 Lokomotiven abgenommen

Zwei- oder Mehrsystemtriebzüge[Bearbeiten]

Logo der Niederländischen Staatsbahnen auf ICE 3M. Die Gesellschaft hat vier dieser Züge erworben.

Auch im Bereich der Triebzüge gibt es Mehrsystemfahrzeuge, insbesondere im Hochgeschwindigkeitsbereich. Schon früh, bei den Hochgeschwindigkeitsversuchsfahrten zwischen Bordeaux und Dax im Jahr 1953, war den Verantwortlichen der SNCF klar geworden, dass die notwendigen Leistungen mit dem 1,5kV-Gleichspannungssystem wegen der resultierenden hohen Ströme nicht betriebssicher zu übertragen waren. Nachdem sich in den 1970er Jahren zusätzlich herausgestellt hatte, dass der Betrieb mit Gasturbinentriebzügen auf Dauer nicht wirtschaftlich sein würde, wurde festgelegt, dass die französischen Schnellfahrstrecken mit 25kV Wechselspannung zu elektrifizieren seien. Um in das Bestandsnetz übergehen zu können, wurden die TGV-Einheiten von Anfang an zweisystemfähig für 1,5 und 25kV ausgelegt.

Eine der ersten Mehrsystemtriebzüge in Deutschland waren die Thalys-Einheiten, die seit 14. Dezember 1997 zwischen Köln und Paris verkehren. In der Thalys-Version PBKA sind sie für vier europäische Fernbahnstromsysteme ausgerüstet und besitzen Zugsicherungssysteme für drei Länder.

Zwei Einheiten dieser Viersystem-Thalys-Züge befinden sich im Eigentum der Deutschen Bahn und werden dort als Baureihe 409 bezeichnet. Das Design ihrer Triebköpfe lehnt an den TGV Duplex an.

Auch vom deutschen Hochgeschwindigkeitszug ICE 3 wurde mit dem ICE 3M (Baureihe 406; „M“ für mehrsystemfähig) eine Variante entwickelt, mit der die Netze ausländischer Bahnen befahren werden können. Die Triebzüge dieser Baureihe sind ebenfalls viersystemfähig und mit den entsprechenden Zugbeeinflussungssystemen ausrüstbar. Die Deutsche Bahn verfügt über 13, die Niederländische Staatsbahn über 4 Einheiten dieses Zugtyps. Die 17 Züge verkehren überwiegend im grenzüberschreitenden Verkehr zwischen Deutschland, den Niederlanden (seit November 2000[1]), Belgien (seit 15. Dezember 2002[2]) und Frankreich (seit Juni 2007).

Bereits 1998 verkehrte der in Italien gebaute Zweisystemtriebzug ETR 470 in die Schweiz und nach Deutschland. Seit Juni 2007 verkehren zwischen Frankreich und Deutschland sowie der Schweiz TGV-Züge des Typs TGV POS, die für das Bahnstromnetz der deutschsprachigen Länder und zwei Bahnstromsysteme in Frankreich ausgerüstet sind.

Zweisystem-S-Bahn-Fahrzeuge[Bearbeiten]

Damit die Hamburger S-Bahn auch die Stadt Stade in Niedersachsen erschließen kann, wurden neue Zwei-System-S-Bahnzüge der Baureihe ET 474 beschafft. Damit ersparte sich die Bahn die Streckenausrüstung mit 1200-Volt-Gleichstrom-Stromschienen auf der Niederelbebahn zwischen Neugraben (bisheriger Endpunkt) und Stade, da die neuen S-Bahnwagen neben dem Gleichstrom auch den 15-kV-Bahnstrom aus der Oberleitung verarbeiten können. 33 Zugeinheiten wurden dafür umgebaut beziehungsweise neu beschafft. Der Betrieb wurde mit dem Fahrplanwechsel zum 9. Dezember 2007 aufgenommen.

Ein ähnliches Projekt für die Berliner S-Bahn, wie von den Fahrgastverbänden seit 1992 gefordert, wird sowohl von Bahn- als auch Politikseite bislang abgelehnt. Diese Züge könnten als Verlängerung der S9 von Spandau nach Nauen und Flughafen Berlin-Schönefeld nach Zossen verkehren. Auch Projektstudien, mit Zweisystem-S-Bahnen der mangelnden Auslastung des neuen Tunnel Nord-Süd-Fernbahn der Hauptstadt entgegenzuwirken, werden derzeit offiziell nicht verfolgt.

Zweisystem-Stadtbahnwagen[Bearbeiten]

Zweisystem-Triebwagen vom Typ GT8-100D/2S-M für das Karlsruher Stadtbahnnetz

Für den Tram-Train-Betrieb werden ebenfalls in den meisten Fällen Zweisystemfahrzeuge benötigt. In Deutschland müssen beim Tram-Train-Betrieb sowohl die Bestimmungen und Vorschriften der Straßenbahn-Betriebsordnung der BOStrab (im Straßenbahnbetrieb) als auch die Vorschriften des Bahnrechts EBO (im Eisenbahnbetrieb) erfüllt werden. Andere Länder kennen ähnliche Vorschriften. Dies gilt auch für Stadtbahnnetze und Straßenbahnnetze, deren Strecken teilweise auch auf Eisenbahnstrecken geführt werden, wie etwa die Stadtbahnen in Karlsruhe, Chemnitz, Kassel und Saarbrücken. Darüber hinaus bestehen doppelte Anforderungen an das Lichtraumprofil, an unterschiedliche Radreifenmaße, an die Zugsicherungssysteme (z. B. IWS im Straßenbahn- und PZB im Eisenbahnbetrieb) und an die Außenbeleuchtung (z. B. Fahrtrichtungsanzeiger im Straßenbahnverkehr und Dreilicht-Spitzensignal und Anzeige des Zugendes auf Eisenbahnstrecken).

Zweisystem-Straßenbahnwagen[Bearbeiten]

Der Karlsruher Verkehrsverbund setzt in großem Umfang Zweisystemtriebwagen ein, die beim Befahren der Systemtrennstellen selbsttätig zwischen 750 Volt Gleichspannung im Straßenbahn- und 15 kV Wechselspannung im Fernbahnnetz umschalten. Das 1992 verwirklichte Konzept wurde als Karlsruher Modell zum Vorbild für viele Betriebe, beispielsweise die Saarbahn seit 1997 und die RegioTram Kassel seit 2004. Dort verkehren als Weltneuheit neben Zweisystem-Straßenbahnwagen auch Zweikraftfahrzeuge mit zusätzlichem dieselelektrischen Antrieb, die im 600-V-Netz und auch auf nichtelektrifizierten Strecken eingesetzt werden können. Combino-Zweikraftstraßenbahnzüge befahren die miteinander verbundenen Netze der Harzer Schmalspurbahn und der Straßenbahn Nordhausen seit 2004.

Ausland[Bearbeiten]

Auf dem Pariser S-Bahnsystem RER kommen auf den Linien B, C, und D Zweisystemfahrzeuge zum Einsatz. Diese arbeiten mit 1500 Volt Gleichstrom der städtischen RATP-S-Bahnlinien und des südwestlichen SNCF-Gleichstromnetzes und mit 25 kV Strom aus der Oberleitung der nördlichen Regionen von Paris. Diese Fahrzeuge gibt es sowohl in einstöckiger als auch doppelstöckiger Ausführung. Sie gehören zum Teil der RATP, zum Teil der SNCF.

Die Strecken in die New Yorker Grand Central Station sind mit Stromschiene und 650 V Gleichstrom ausgestattet. Für die weitere Strecke in Richtung New Haven benutzte die New York, New Haven and Hartford Railroad eine 1907 bis 1920 errichtete Oberleitung mit 11 kV 25 Hz Wechselstrom. Dafür wurden entsprechende Mehrsystem-Lokomotiven beschafft, um die Strecke ohne Lokwechsel zu befahren. Ab 1956 erfolgt der Einsatz der Lokomotiven EMD FL9, die neben dem Stromabnehmer für die Stromschiene auch einen dieselelektrischen Antrieb besaßen. Einige dieser Lokomotiven sind noch heute bei der Metro-North Railroad im Einsatz. Ab 1995 erfolgte die Beschaffung neuer Mehrsystemlokomotiven (Stromschiene/Diesel) GE P32ACDM für Amtrak, Metro-North und das Connecticut Department of Transportation. Außerdem werden Mehrsystemtriebwagen für den Vorort- und Nahverkehr eingesetzt. Mehrsystemlokomotiven der Bauart EMD DM30AC sind bei der Long Island Rail Road im Betrieb.

Die portugiesische Staatsbahn CP beschafft derzeit Zweisystemzüge für 1500 Volt Gleichstrom und 25 kV Wechselstrom für das Lissaboner S-Bahnnetz.

Auch einige Züge der russische Version des Velaro (Velaro RUS) werden für zwei Stromsysteme ausgestattet (3 kV Gleichstrom und 25 kV Wechselstrom); ebenso der italienische Eurostar Italia (ETR 500).

Zwischen der dänischen Region Kopenhagen und der schwedischen Region Malmö verkehren auf dem System Öresundståg Triebwagenzüge der Baureihe X31K und X32K , die für das dänische System (25 kV / 50 Hz) und für das schwedische System (15 kV / 16,7 Hz) ausgerüstet sind. Die Systemtrennstelle befindet sich auf der Insel Peberholm und kann bei voller Fahrt durchfahren werden.[3]

Literatur[Bearbeiten]

  • Die deutschen Mehrsystemlokomotiven – EK-Special 77, EK-Verlag, Freiburg 2005

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. Weißer Zug, grüne Banane und Schwarzer Peter in Frankfurter Allgemeine Zeitung vom 4. März 2003
  2. 80 000 Fahrgäste nutzen den ICE. In: Frankfurter Allgemeine Zeitung vom 3. September 2002
  3. Beschreibung im schwedischen Wikipedia. Abgerufen am 18. August 2012.